To what extent can we call YouTube an archive?

Estas bóvedas se construyen con ladrillos perfilados que fijan en las estructuras metálicas suspendidas en estribos especiales. El uso de las bóvedas de éste tipo resultan ser fáciles para las reparaciones. Sus inconvenientes estriban en la construcción más complicada que la de otras bóvedas. A veces se emplea un tipo combinado de arco y de suspensión simultáneamente (Inoriza, 2009).

1.10- La mampostería del horno.

La mampostería del horno debe asegurar la estabilidad constructiva y la hermeticidad de la zona de trabajo. Debe ser prevista la dilatación de sus partes determinadas, dado que no se calientan en forma pareja, y su integridad después de caldeos y enfriamientos repetidos alternadamente. Las juntas entre los ladrillos son los lugares más débiles de la mampostería. La calidad de la mampostería del horno depende del espesor de las juntas y según el espesor de la junta, se distinguen las siguientes en la tabla 1.1 los tipos de juntas para mamposterías de horno.

Tabla 1.1 Tipos de juntas para mampostería.

Para obtener las juntas finas es necesario seleccionar consumo cuidado los ladrillos y pulirlos en bancos especiales. Algunas mamposterías requieren el uso de ladrillos perfilados (Royen, 2008).

Tipos de juntas Espesor de la junta

Rústica (3 - 5) mm

Común (2 – 3) mm

Fina (1 - 2) mm

1.11- Juntas térmicas de la mampostería del horno.

Las juntas térmicas de la mampostería del horno deben compensar la dilatación volumétrica de la mampostería por el calor. Asegurando la integridad de la mampostería, las juntas a la vez no deben rebajar la solidez de la misma y ser causa de escape de gases, de metales o escorias. El ancho y disposición de las juntas se determinan en concordancia con el calentamiento de una parte del horno, una parte determinada, y de los coeficientes de dilatación de los materiales por el calor (Royen, 2008).

1.12- Armadura metálica del horno.

Se llama armadura del horno a la estructura metálica que sujeta todas las partes del horno y absorbe los esfuerzos que se originan en la mampostería del horno tanto durante su ejercicio, como posteriormente en los procesos de su trabajo. La armadura transmite estos esfuerzos a los cimientos. Las partes de la armadura se aprovechan también para montar sobre ellas los accesorios del horno, como: marcos, tapas, puertas, ventanas, mecheros, toberas, etc.

La figura1.7 Representa una armadura de vigas: (2), longitudinales; (5), de imposta; los párales (1) unidos entre sí por los tensores (3 y 4) por encima de la bóveda y por debajo de la solera, respectivamente (Ruano, 2000).

Figura 1.7. Armadura de vigas.

La armadura de vigas de la figura 1.8 se denomina móvil. En tales armaduras es difícil aflojar los tensores en correcta correspondencia con la dilatación térmica de la mampostería (Ruano; 2000).

Figura 1.8 Armadura fija.

José Arturo Ruano Pérez; Hornos industriales, 13.

1.13- La ventana y la puerta de trabajo para el horno.

En las paredes correspondiente a la cámara de cocción del horno se practican diversas aberturas, llamadas ventanas de trabajo para provocar la entrada del flujo de aire frio proveniente de medio y la salida del flujo de calor procedente de la cámara de cocción, con el objetivo de mantener el balance de temperatura en el proceso de cocido de los materiales y objetos a producir, además permite supervisar el proceso a que se someten. Estas ventanas llevan puertas de apertura accionadas por mecanismos de palanca u otros accionamientos. Las puertas a guillotina penden de cables o cadenas que llegan de los mecanismos elevadores, como se muestra en la figura1.9, donde: a) Mecanismo elevador es manual a palanca, b) también manual pero con la cadena sinfín, c) semi-mecánico, con neumo-hidrocilindro, d) manual a cadenas o cables (Ruano; 2000).

a) Manual a palanca; b) Manual con cadena sinfín; c) Semi-mecánico; d) Manual a cadenas o cables.

Figura 1.9. Mecanismos elevadores de puertas. José Arturo Ruano Pérez; Hornos industriales, 16.

Los demás detalles que se muestran y que están numerados son: 1. Contrapeso. 2. Vara de tiro. 3. Palanca. 4. Rueda directriz. 5. Cable o cadena. 6. Rodillo director. 7. Puerta.

8. Neumo-cilindro. 9. Polea para cadena. 10. Cadena sinfín.

La puerta puede ponerse en movimiento mediante el cambio manual de la palanca, cuando se trata de pequeña altura de recorrido, o el sistema de cadenas o cables y poleas con sus ruedas directrices, cuando se trata de elevar la puerta a un nivel apreciable. El mecanismo manual puede ser reemplazado por un semi-mecánico por aplicación de electromotores o fuerza neumohidráulica.

El mecanismo elevador de las puertas en los hornos grandes está montado en las columnas levantadas sobre las fundaciones especiales; los mecanismos para las puertas pequeñas, se fijan directamente a algunas partes reforzadas del esqueleto o armadura (Ruano; 2000).

1.14- Características generales del ladrillo como material base.

El manejo de estos ladrillos no es tan simple como manejar ladrillos comunes, debido a que por sus mismas propiedades reacciona de manera explosiva con otros materiales que no sean los correctos. Al igual que la tierra refractaria, los ladrillos refractarios además de cumplir con su función de refractar, son excelente contenedores de calor, es decir, mantienen el calor al que son expuestos durante sus diferentes usos. De las peculiaridades de este tipo de material es que son fabricados en calidades variadas, dependiendo de la concentración de alúmina y en base a esta concentración el ladrillo resiste mayores temperaturas o puede ser usado para distintos medios. Las concentraciones van desde el 36% hasta el 99% de Alúmina aunque también se puede emplear sílice. Principalmente cuando se quiere recubrir hornos destinados para la fundición de acero, el tipo de ladrillo empleado es el de dióxido de silicio, en algunos casos cuando los ladrillos comienzan a licuarse estos trabajan con temperaturas superiores 3000 °F (1650 °C).

Para poder crear estos ladrillos es necesario que sus componentes estén expuestos a bajas presiones y que sean a su vez, quemados a temperaturas muy altas. Las excepciones a este proceso son aquellos ladrillos que son químicamente ligados, o

los que utilizan el alquitrán, resina o gomo para permanecer aglutinados (Callaghan, 2009).

1.15- Funciones de los ladrillos refractarios.

En los hornos los ladrillos refractarios son utilizados para las siguientes funciones: 9 Aislantes, constituyendo las paredes del recinto del horno, estos materiales deben hacer frente a las mayores exigencias que demanda la técnica de cocción

9 Elementos de soporte o transporte de la carga, como es el caso de los rodillos. 9 Refractarios de en hornamiento necesarios para mantener los productos en la posición requerida mientras se cuecen

9 Especiales como tobera de quemador y soporte de diversas estructuras exteriores en los hornos donde se muestra un comportamiento neutro frente a las variaciones de la composición de las atmósferas (Callaghan, 2009).

1.16- Propiedades por contenido de los ladrillos refractarios.

Según Lasim (2007). Los ladrillos refractarios utilizados son de dos tipos dependiendo del contenido de arcilla con sílices o alúminas. Las propiedades de estos compuestos permiten que el ladrillo soporte estar a grandes temperaturas. Aunque el comportamiento de cada uno es muy propio del material.

9 Piezas de alta densidad.

9 Poseen textura lisa y homogénea. 9 Baja conductividad térmica.

9 Alto punto de fusión.

El ladrillo refractario es un tipo de material cerámico que posee una serie de características especiales, lo que permite hacer un gran uso de este dentro de instalaciones industriales . Las caras de estos ladrillos son lisas, esta peculiar característica disminuye la adherencia con el mortero, logrando la resistencia a altas temperaturas y la abrasión. Por sus buenas propiedades térmicas este material de construcción es considerablemente caro. Estas características pueden concretarse en los siguientes aspectos:

1.16.1- Microestructura de ladrillos refractarios.

Los ladrillos refractarios son de materiales polifásicos y heterogéneos, tanto desde el punto de vista de su composición química como de su estructura física. Los materiales refractarios conformados, como se ve en la tabla 1.2, presentan tres fases perfectamente definidas y de las que dependerán sus propiedades (Lasim, 2007).

1.16.2- Porosidad de los ladrillos refractarios.

Está siempre presente en los materiales refractarios, en proporción y distribución variables influyendo decisivamente en sus propiedades y características. Cierto nivel de porosidad hace soportar los choques térmicos con cierta solvencia pues es uno de los factores más importantes que condicionan la resistencia a tal fenómeno. Las solicitaciones más comunes a los ladrillos refractarios se establecen bajo la base de las siguientes propiedades como lo muestra la tabla 1.2 (Lasim, 2007). Tabla 1.2 Las solicitaciones más comunes teniendo en cuenta las propiedades de los ladrillos refractarios.

Térmicas Mecánicas Químicas

Temperaturas elevadas. Choque térmico Compresión. Tracción. Flexión. Vibración Abrasión Erosión

1.16.3- Constituyentes dispersos de los ladrillos refractarios.

El constituyente matriz puede ser una fase vítrea o cristalina “micro cristales” cuya composición suele ser composición más compleja que la del constituyente disperso.

Tabla1.3 Elementos dispersos en la composición de los ladrillos refractarios. Óxidos

simples

Óxidos compuestos Otros compuestos

Magnesia ( MgO) Circonia ( ZrO2 ) Cal ( CaO ) Alúmina ( Al2O3 ) Óxido de Titanio (TiO2) Sílice (SiO2 ) Cromita (Cr2O3.FeO) Espinela (MgO. Al2O3) Cromo-Magnesia

(Cr2O3.MgO)

Forsterita (2MgO. SiO2 ) Mullita (3 Al2O3.2 SiO2)

Grafito (C) Circón (ZrSiO4)

Carburos (SiC,ZrC) Boruros (CrB, ZrB) Nitruros (Si3N4, BN)

Tabla1.3(a) Elementos dispersos en la composición de los ladrillos refractarios Óxidos

simples ^{Óxidos compuestos}

Sílice (SiO2) Silicato Bicalcico (2CaO. SiO2) Forsterita (2MgO. SiO2) Silicato Magnésico (SiO2.MgO) Wollastonita (CaO. SiO2) Serpentina (3MgO. 2SiO2) Mayenita (12CaO.7Al2O3) Ferrita Dicalcica (2CaO.Fe2O3)

1.17- La arcilla para ladrillos refractarios.

La arcilla con la que se elaboran los ladrillos es un material sedimentario de partículas muy pequeñas de silicatos hidratados de alúmina, además de otros minerales como el caolín, la monotmorillonita y la illita. Se considera el adobe como el precursor del ladrillo, puesto que se basa en el concepto de utilización de barro arcilloso para la ejecución de muros, aunque el adobe no experimenta los cambios físico-químicos de la cocción. El ladrillo es la versión irreversible del adobe, producto de la cocción a altas temperaturas. La eliminación del agua higroscópica se da a una temperatura de aproximadamente 100° C, aún no pierde su agua de composición y conserva la propiedad de dar masas plásticas.

Con una temperatura entre 300 y 400°c el agua llamada de combinación es liberada, perdiendo la propiedad de dar masas plásticas aunque se le reduzca a polvo y se le añada suficiente agua. Entre 600 y 700°c el agua en la arcilla es totalmente eliminada. Por la acción del calor entre 700 y 800°c adquiere propiedades tales como dureza, contracción y sonoridad, la sílice y la alúmina La arcilla no es una roca primitiva sino el producto de la descomposición de ciertas rocas ígneas antiguas, se presenta en terrenos llamados estratificados generalmente en capas muy regulares. La arcilla pura es el silicato de aluminio llamado caolín (Lasim, 2007).

Pueden ser de dos clases, según su procedencia:

Primarias o residuales: Formadas en situaciones inherentes, o sea donde se desintegró la roca. Contienen partículas sin ninguna clasificación, desde caolinizadas hasta fragmentos de rocas y minerales duras e inalterados. Por su heterogeneidad no son de mucha aplicación en la industria cerámica , en la tabla 1.3 podemos apreciar ejemplos de la misma.

Secundarias o sedimentarias: Han sido transportadas y depositadas en pantanos, lagos, el océano, etc. Están clasificadas por tamaño debido al transporte. Tienen mejores condiciones para la industria cerámica, en la tabla 1.4 podemos aprecia ejemplos de la misma.

Tabla 1.3 Principales tipos de arcilla con clasificación primaria o residual Propiedades

refractarias

Dureza original Nombre común

Media o baja Roca descompuesta 1-Granito semi-caolinizado

Alta Blanda 2- Caolín residual

Baja Blanda 3- Arcilla residual

Tabla 1.4 Principales tipos de arcilla de clasificación secundaria Propiedades

refractarias

Dureza original Nombre común

Alta Blanda 5- Caolín secundario

Alta Blanda 6- Arcilla globular

Alta Dura 7- Arcilla cristal

Alta Blanda 8- Arcilla adherente

Alta Blanda 9- Arcilla común

Alta Blanda 10- Minerales aluminosos

Media o baja Blanda 11- Arcilla mala, refractaria

Tabla 1.4 Principales tipos de arcilla de clasificación secundaria (Continuación).

Baja Dura 12- Calcáreo, ferruginosos, carbonatado Baja Blanda 13- Arcilla estratificada

Baja Blanda 14- Arcilla aluvial

1.17.1- Propiedades Físicas - químicas de las arcillas.

Según Cramer (2004). Las propiedades físicas de las arcillas consisten en las siguientes:

9 Elasticidad: Producida por la mezcla de la arcilla con una adecuada cantidad de agua.

9 Endurecimiento: Lo sufren a ser sometidas a la acción de calor. 9 Color: este se debe a la presencia de óxidos metálicos.

9 Absorción: Absorben materiales tales como aceites, colorantes, gases, etc.

1.17.2- Las propiedades químicas de las arcillas consisten en las siguientes:

9 La arcilla pura es bastante resistente a la acción química de los reactivos; sin embargo, es atacada por algunos reactivos, sobre todo si se le aplican en

9 El ácido clorhídrico y el sulfúrico concentrados la descomponen a una temperatura de 250 a 300° C y actúan más lentamente sobre arcilla calcinada.

9 Algunos álcalis como sosa y potasa atacan el silicato aluminio si hay calentamiento prolongado y la transforman en silicatos dobles de sodio o potasio y aluminio.

9 El anhídrido bórico la trasforma en una masa vítrea (vitrificado) más atacable pro los reactivos químicos.

9 Con mayor facilidad actúa el ácido fluorhídrico y los fluoruros ácidos formando fluoruro de Al y de Si.

Pero para la industria cerámica, las propiedades más importantes son las relacionadas con las reacciones efectuadas entre los diferentes silicatos de la arcilla para formar compuestos de ciertas características como resistencia, dureza, aumento de densidad, disminución de absorción, según la reacción que haya tenido lugar.

1.17.3- La coloración y la acción del calor sobre la arcilla.

Según Cramer (2004). El calor sobre la arcilla se provoca las siguientes consecuencias:

Comienzan a formar un silicato anhidro (Mullita: Al2O3 SiO2), esta combinación se completa al parecer entre 1100 y 1200° C y hacia los 1500° C aparecen los primeros síntomas de vitrificación. La coloración se debe a la presencia de óxidos metálicos, principalmente el de hierro (por su actividad y abundancia). Dependiendo de si la llama es oxidante o reductora se colorea de rojo, amarillo, verde o gris. También el titanio, el vanadio producen fenómenos similares.

1.17.4- Fase de Homogenización y materiales acompañantes.

Según Cramer (2004). La fase de homogenización se realiza mediante la minería a cielo abierto donde se lleva a cabo la extracción de arcilla luego se colocan los materiales en pilas y con el buldozer se revuelven, por consiguiente se humecta dependiendo del tipo de arcilla y del producto final para ser triturado el material en un molino. Donde se encuentran inmersos otros materiales en el producto final tales

como: el Granos de cuarzo, feldespato, micas, carbonatos (Ca y Mn), compuestos de hierro (óxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros) y material orgánico, todos estos se aplanan con una maquina aplanadora de rodillos.

1.17.5- Fase de limpieza y fase de Extrusión

Según Cramer (2004). Se separan las raíces, piedras, hojas y todo el material no deseado a través de unas rejillas que los atrapa y con la forma final se realiza en dos máquinas extrusoras, de las cuales sale el material, la forma se le da con unas boquillas en las maquinas extrusoras, dependiendo del tipo de ladrillo deseado, luego el material es cortado teniendo en cuenta las dimensiones necesitadas, esto se hace con una máquina que corta el material cada cierta distancia.

1.17.6- Fase de secado y horneado

Según Cramer (2004). Este se realiza mediante aire caliente insuflado (T = 70 a 80° C), iniciando el proceso con una temperatura baja y aumentándola después para evitar el choque térmico. Tiene una duración entre 24 y 48 horas dependiendo del número o sea cantidad de ladrillos y se efectúa en cámaras con capacidades correspondientes a las unidades de producción o puede realizarse en condiciones de ambientales o sea aprovechando la energía solar .Se realiza en un horno largo con capacidades, que consta de cámaras que se cierran dependiendo de la necesidad (T = 700 y 1300° C).

1.18- Geometría y Nomenclatura de las caras y aristas de un ladrillo refractario.

Su forma es la de un prisma rectangular, en el que sus diferentes dimensiones reciben el nombre de soga, tizón y grueso, siendo la soga su dimensión mayor. Así mismo, las diferentes caras del ladrillo reciben el nombre de tabla, canto y testa (la tabla es la mayor). Por lo general, la soga es del doble de longitud que el tizón o, más exactamente, dos tizones más una junta, lo que permite combinarlos libremente. El grueso, por el contrario, puede no estar modulado. Existen diferentes formatos de ladrillo, por lo general son de un tamaño que permita manejarlo con una mano. En particular, destacan el formato métrico, en el que las dimensiones son 24 x 11,5 x 6, 5 / 7 / 3,5 cm. (cada dimensión es dos veces la inmediatamente menor, más 1 cm. de junta) y el formato catalán de dimensiones 29 x 14 x 5,2 / 7,5 / 6 cm., y

los más normalizados que miden 25 x 12 x 5 cm. Actualmente también se utilizan por su gran demanda, dado su reducido coste en obra, medidas de 50 x 24 x 5 cm. (Jiménez, 2000).

1.19- Conclusiones del capítulo Ι

9 En la investigación bibliográfica se acreditó que ha sido estudiado diversos diseños de hornos con estructura refractaria con la modificación de disímiles de variables geométricas y tecnológicas empleando secciones de arcos curvos, pero la literatura consultada no aborda, este tipo de estructura en cámaras para la cocción de ladrillos de construcción.

9 Se estableció el estado del arte basado en los aspectos científicos técnicos que contribuyen al enriquecimiento metodológico de las temáticas abordadas.

CAPÍTULO II. MATERIALES Y MÉTODOS